WO2011074324A1

WO2011074324A1 - インクジェットプリンタ

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Publication number: WO2011074324A1
Application number: PCT/JP2010/068681
Authority: WO
Inventors: 智隆立石
Original assignee: 株式会社セイコーアイ・インフォテック
Priority date: 2009-12-14
Filing date: 2010-10-22
Publication date: 2011-06-23
Also published as: JP5297363B2; JP2011121344A

Abstract

　遮蔽性その他のインク特性を維持しつつ、インクの濃度を一定に保持することのできるインクジェットプリンタを提供する。記録媒体にインクを吐出するインクジェットヘッドと、インクジェットヘッドにインクを供給するサブタンクと、サブタンクに供給するインクを保持するメインタンクと、メインタンクからサブタンクにインクを送るインク供給手段と、サブタンクからメインタンクにインクを送るインク回収手段と、を備える。

Description

インクジェットプリンタ

　本発明は、インクジェットプリンタに関する。

　一般に、インクジェットプリンタは、インクタンクからインクジェットヘッドへ供給したインクを、インクジェットヘッドのノズルから記録媒体上に吐出することにより、記録媒体上に所望の画像を形成する。インクは、チューブを介して、インクタンクからインクジェットヘッドへ供給される。インクの供給はポンプを用いて行い、画像形成を行っていないときはポンプを停止して、インクジェットヘッド及びチューブ中にインクを満たした状態に保持する。

　インクジェットプリンタに用いるインクは、画像が形成される記録媒体の種類その他の条件に対応した成分を備える。インクは、溶媒と顔料または染料を含有している。近年は、記録媒体が多様化しており、紙のように画像形成面が白色である記録媒体のほかに、白色以外の色や透明の記録媒体に画像形成する場合も増えつつあり、白色インクを用いる機会が増えている。

　白色インクは、遮蔽性を高めるためには、粒径の大きな顔料を含有する構成とすることが好ましく、顔料としては、例えば酸化チタンが用いられる。酸化チタンの比重は、従来のカラーインクに用いる顔料の比重の数倍である。

　このため、酸化チタンを顔料とする白色インクをインクタンク中に長時間放置していると、比重の大きな酸化チタンが沈殿してしまいやすい。このような状態となったインクをインクタンクからインクジェットヘッドに供給しても、顔料の濃度が不均一であるため、形成される画像の品質が低下するとともに、画像品質のばらつきが大きくなる。また、沈殿して凝集した顔料によって、インクジェットヘッドのノズルが詰まってしまうおそれがある。

　これに対して、特許文献１記載の画像記録装置では、インクタンク内に攪拌装置を設けて、白色インクを供給する前にインクタンク中のインクを攪拌している。

特開２００５－１３８４８８号公報

　しかしながら、特許文献１の画像記録装置では、インクタンク中のインクの攪拌を行うことはできるものの、顔料の沈殿はインクタンクのみならず、インクジェットヘッド及びチューブ内でも起き得るため、画像品質を均一かつ所望のレベルに維持することは困難である。

　そこで本発明は、遮蔽性その他のインク特性を維持しつつ、インクの濃度を一定に保持することのできるインクジェットプリンタを提供することを目的とする。

　上記課題を解決するために、請求項１に記載のインクジェットプリンタは、記録媒体にインクを吐出するインクジェットヘッドと、インクジェットヘッドにインクを供給するサブタンクと、サブタンクに供給するインクを保持するメインタンクと、メインタンクからサブタンクにインクを送るインク供給手段と、サブタンクからメインタンクにインクを送るインク回収手段と、を備えることを特徴としている。

　このような構成を有する請求項１に記載のインクジェットプリンタは、インク供給手段とインク回収手段を駆動し、インクを循環させることによりインクの濃度を一定に保持することができる。

　請求項２に記載のインクジェットプリンタは、請求項１に記載のインクジェットプリンタにおいて、メインタンクに保持されているインクを攪拌する機構を備えることを特徴としている。

　請求項３に記載のインクジェットプリンタは、請求項１または請求項２に記載のインクジェットプリンタにおいて、サブタンク内のインクに作用するインク圧を所定の値に調整するためのインク圧力調整手段を備えることを特徴としている。

　請求項４に記載のインクジェットプリンタは、請求項３に記載のインクジェットプリンタにおいて、インク圧を検出するインク圧センサを備え、インク圧センサの測定結果に基づいてインク圧力調整手段を駆動し、インク圧を所定の値に調整することを特徴としている。

　請求項５に記載のインクジェットプリンタは、請求項３に記載のインクジェットプリンタにおいて、サブタンク内の空気圧を検出する空気圧センサを有し、空気圧センサの測定結果に基づいてインク圧力調整手段を駆動し、インク圧を所定の値に調整することを特徴としている。

　請求項６に記載のインクジェットプリンタは、請求項５に記載のインクジェットプリンタにおいて、空気圧センサの測定結果と、サブタンク内のインク量の測定値または推定値と、に基づいてインク圧力調整手段を駆動し、インク圧を所定の値に調整することを特徴としている。

　請求項７に記載のインクジェットプリンタは、請求項３から請求項６のいずれか１項に記載のインクジェットプリンタにおいて、記録媒体の搬送方向に対して交差する方向に往復移動するキャリッジにサブタンクを搭載することを特徴としている。

　請求項８に記載のインクジェットプリンタは、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載のインクジェットプリンタにおいて、画像形成せずに所定時間が経過したときに、インク供給手段とインク回収手段を駆動し、メインタンクとサブタンクとインク供給手段とインク回収手段に存在するインクを循環させるステップを所定のタイミングで行う制御手段を有することを特徴としている。

　請求項９に記載のインクジェットプリンタは、請求項１から請求項８のいずれか１項に記載のインクジェットプリンタにおいて、画像形成せずに所定時間が経過したときに、インクジェットヘッド内のインクを排出する排出ステップを所定のタイミングで行う制御手段を有することを特徴としている。

　本発明によると、遮蔽性その他のインク特性を維持しつつ、インクの濃度を一定に保持することのできるインクジェットプリンタを提供することができる。

第１実施形態に係るインクジェットプリンタの概略構成を示す図である。第１実施形態に係るインクジェットプリンタの構成を示すブロック図である。画像形成及びインク処理の流れを示すフローチャートである。インク循環処理の流れを示すフローチャートである。第２実施形態に係るインクジェットプリンタの概略構成を示す図である。第２実施形態に係るインクジェットプリンタの構成を示すブロック図である。第３実施形態に係るインクジェットプリンタの概略構成を示す図である。第３実施形態に係るインクジェットプリンタの構成を示すブロック図である。

　以下、本発明の実施形態に係るインクジェットプリンタについて図面を参照しつつ詳しく説明する。

　＜第１実施形態＞
　図１、図２を参照して第１実施形態に係るインクジェットプリンタについて説明する。図１は、第１実施形態に係るインクジェットプリンタ１００の概略構成を示す図である。図２は、第１実施形態に係るインクジェットプリンタ１００の構成を示すブロック図である。

　第１実施形態に係るインクジェットプリンタ１００は、図１に示すように、インクジェットヘッド１１０と、サブタンク１４１と、インクジェットヘッド１１０とサブタンク１４１を接続する第３チューブ１４４と、メインタンク１３１と、第１ポンプ１３６を含むインク供給手段と、第２ポンプ１３７を含むインク回収手段と、攪拌装置としての攪拌モータ１３３及び攪拌子１３４と、を備える。

　第１チューブ１３８は一端がサブタンク１４１に収容され、他端はメインタンク１３１に収容されている。第２チューブ１３９は一端がサブタンク１４１に収容され、他端はメインタンク１３１に収容されている。第３チューブ１４４は一端がサブタンク１４１に接続され、他端はインクジェットヘッド１１０に接続されている。なお、第１チューブ１３８、第２チューブ１３９、第３チューブ１４４は、インクジェットプリンタの仕様に対応した任意のチューブを使用することができる。

　インク供給手段は、第１ポンプ１３６と第１チューブ１３８で構成される。第１チューブ１３８は、途中に第１ポンプ１３６を備える。第１ポンプ１３６は第１ポンプ駆動回路１８１によって動作し、その動作は制御回路１７１が制御する。第１ポンプ１３６を駆動させると、第１チューブ１３８内部のインク１３２はメインタンク１３１側からサブタンク１４１側へ移送される。なお、インク供給手段は第１チューブ１３８の途中に不図示の交換可能なフィルタを備えることが好ましい。

　インク回収手段は、第２ポンプ１３７と第２チューブ１３９で構成される。第２チューブ１３９は、途中に第２ポンプ１３７を備える。第２ポンプ１３７は第２ポンプ駆動回路１８２によって動作し、その動作は制御回路１７１が制御する。第２ポンプ１３７を駆動させると、第２チューブ１３９内部のインクはサブタンク１４１側からメインタンク１３１側へ移送される。

　第１チューブ１３８と第２チューブ１３９は、サブタンク１４１及びメインタンク１３１を介してインク循環経路を構成する。第１チューブ１３８及び第３チューブ１４４は、サブタンク１４１を介してメインタンク１３１からインクジェットヘッド１１０へのインク供給経路を構成する。

　インクジェットヘッド１１０は、ノズルから記録媒体１２４上へインクを吐出して記録媒体１２４上に画像を形成する。記録媒体１２４は、搬送ローラ１２２、１２３を含む記録媒体搬送手段１７８によって搬送される。インクジェットヘッド１１０は、ノズル面がプラテン１２１に対向するように配置され、インクはプラテン１２１上に搬送された記録媒体１２４上に吐出される。

　ここで、記録媒体１２４としては、例えば、紙、布、樹脂シートを挙げることができ、その画像形成面は透明、黒色、白色その他の任意のものを用いることができる。

　インクジェットヘッド１１０は、キャリッジ走査手段１７９によって、プラテン１２１の上方において記録媒体１２４の搬送方向と直交する方向、すなわち図１の紙面奥行き方向、に沿って移動する。

　画像データは、入力手段１７２を介してホストコンピュータ１７３から入力され、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙ）１７４に記憶され、画像形成時に制御回路１７１によって読み出される。入力手段１７２としては、例えば電源スイッチ、キーボード、マウス、外部機器とのインターフェイス回路などを挙げることができる。制御回路１７１は、画像データにしたがって、記録媒体搬送手段１７８及びキャリッジ走査手段１７９を動作させて、記録媒体１２４の搬送及びインクジェットヘッド１１０の走査をそれぞれ制御するとともに、インクジェットヘッド１１０の所定ノズルから所定のタイミングでインクを吐出させて記録媒体１２４上に画像を形成させる。

　記録媒体１２４の搬送制御、インクジェットヘッド１１０の走査制御、及び、インク吐出パターンの制御は、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）１７５に予め記憶されたプログラムにしたがって、制御回路１７１が行う。

　インクジェットヘッド１１０の走査方向の一端にはホームポジションが設けられている。ホームポジションでは、キャップによりノズル面を気密に覆った状態でインクを吐出または吸引させることができ、これにより、ノズル内のインクの状態の調整やノズル面の洗浄を行うことができる。

　キャップは、インクジェットヘッド１１０がホームポジションで静止しているときに、キャップ昇降手段１７６によって退避位置からインクジェットヘッド１１０のノズル面を覆う位置に移動する。キャップ昇降手段１７６の動作は制御回路１７１が制御する。

　また、キャップにはキャップ吸引手段１７７が接続されており、気密に覆った状態でノズル面及びノズル内のインクを吸引する。キャップ吸引手段１７７は、例えばポンプであって、制御回路１７１がその動作を制御する。

　サブタンク１４１は、インクジェットヘッド１１０に供給するインク１４２を内部に収容する。サブタンク１４１は、収容するインクの種類や外部環境に対応した耐久性を備えていれば任意の材質で構成できる。また、容量やインクジェットプリンタ１００の構造によっては、複数の容器で構成してもよい。

　サブタンク１４１は、図２に示すように、内部のインク量を複数段階で検出する検出部１４３を備える。検出部１４３としては、サブタンク１４１内のインク１４２の組成に影響を与えないものであれば任意のものを用いることができ、例えば光学的または電気的または磁気的にインク量を検出するものを用いることができる。検出部１４３による検出結果は制御回路１７１へ出力される。

　検出部１４３は、サブタンク１４１内のインク量を複数段階、具体的には、容量の１００％、７５％、５０％、２５％、または０％の５段階、で検出できると好ましい。しかし、検出部１４３の検出機能が限られている場合、具体的には１段階検出の場合、検出部１４３はインク量の上限値検出用として使用することが好ましい。この場合、インク量の下限値検出は、インクジェットヘッド１１０からのインク吐出量と、第２ポンプ１３７によるインク回収量とを制御回路１７１によって計算し、サブタンク１４１内のインク量上限値からインク吐出量とインク回収量とを減ずることで得られるサブタンク１４１内のインク量推定値、をもって代用可能である。

　メインタンク１３１は、サブタンク１４１に供給するインク１３２を内部に収容する。メインタンク１３１は、収容するインクの種類や外部環境に対応した耐久性を備えていれば任意の材質で構成できる。さらに、容量やインクジェットプリンタ１００の構造によっては、複数の容器で構成してもよい。

　メインタンク１３１内にはインク１３２を攪拌するための攪拌子１３４が配されている。この攪拌子１３４はメインタンク１３１の外部に配置された攪拌モータ１３３によって回転駆動される。攪拌モータ１３３はモータ駆動回路１３５によって動作し、その動作は制御回路１７１によって制御される。攪拌装置は、攪拌モータ１３３、攪拌子１３４、及びモータ駆動回路１３５によって構成される。攪拌装置は本実施形態において必須の構成ではなく、インク特性に応じて、攪拌装置の有無を選択できる。

　インクの循環について説明する。まず、第２ポンプ１３７を駆動させることによってサブタンク１４１内のインク１４２をメインタンク１３１に回収する。

　サブタンク１４１内のインク１４２が予め設定された量まで減少したことを検出部１４３が検出すると、制御回路１７１は、第１ポンプ１３６を駆動させてメインタンク１３１からサブタンク１４１へインクを供給する。検出部１４３によるインク量検出の代わりに、前述のサブタンク１４１内のインク量推定値、を用いてもよい。

　サブタンク１４１へのインク供給においては、第２ポンプ１３７を駆動させ続けてもよいが、サブタンク１４１へ供給する量を回収される量よりも多くする観点からは、第２ポンプ１３７を停止することが好ましい。

　サブタンク１４１内のインク量が所定量に達したことを検出部１４３が検出すると、制御回路１７１は、第１ポンプ１３６を停止して第１チューブ１３８内のインクの流れを停止させる。

　サブタンク１４１へのインク供給についてより具体的に説明する。サブタンク１４１のインク量の制御は、制御回路１７１でおこなう。ＲＯＭ１７５内に予めインク容量の下限値と上限値を記憶させ、制御回路１７１は検出部１４３によってサブタンク１４１のインク量を検出し、検出されたインク量と記憶された下限値あるいは上限値を比較する。検出部１４３によるインク量検出の代わりに、前述のサブタンク１４１内のインク量推定値、を用いることができる。

　比較の結果に基づいて第１ポンプ１３６の動作を制御し、サブタンク１４１内へのインク供給を制御する。すなわち、制御回路１７１は、検出部１４３、または前述のサブタンク１４１内のインク量推定値、によってサブタンク１４１内のインク量が記憶された下限値、例えばサブタンク容量の２５％、を下回ることを検出すると、第１ポンプ駆動回路１８１に第１ポンプ１３６を駆動するように指令をする。第１ポンプ１３６が駆動されると、インクがメインタンク１３１からサブタンク１４１内に供給される。制御回路１７１は、検出部１４３によって検出されるサブタンク１４１内のインク量が記憶された上限値、例えばサブタンク容量の１００％、になるまで、第１ポンプ駆動回路１８１を制御して第１ポンプ１３６を駆動させる。制御回路１７１は、検出部１４３によってサブタンク１４１内のインク量が記憶された上限値、例えばサブタンク容量の１００％、であることを検出すると、第１ポンプ駆動回路１８１を制御して第１ポンプ１３６を停止させる。

　インクの循環は以上のように行う。ここで、第１ポンプ１３６と第２ポンプ１３７のインク送液能力が同一とすると、両者を駆動させた状態でインクの循環を継続することができる。なお、この場合も、インクの循環はまずサブタンク１４１内のインクを回収することから開始する。

　画像形成中は、サブタンク１４１には常にインクがあることが必要であり、例えばインク量がサブタンク容量の２５％から１００％の範囲内に収まるように制御する。より好ましくは、サブタンク容量の７５％から１００％の範囲である。メインタンク１３１のインク残容量がない場合、メインタンク１３１に不図示の手段によりインクを追加するまでの間、サブタンク１４１内のインクだけで画像形成させ続ける必要があるので、サブタンク１４１のインク量の下限値は大きい値、具体的にはサブタンク容量の７５％、に設定するのが好ましい。

　循環動作中は、サブタンク１４１のインク量の下限値が大きい値、具体的にはサブタンク容量の７５％、に設定されていると、サブタンク１４１内のインク１４２の一部が入れ替わらずに滞留し、沈殿する可能性があるので好ましくない。したがって、循環動作中のみ、一時的にサブタンク１４１の下限値を小さい値、具体的にはサブタンク容量の２５％、に設定できることが好ましい。

　画像形成中以外に循環動作を行う場合は、サブタンク１４１内のインク量の下限値検出を行わずに、予め設定された時間をかけて第２ポンプ１３７を駆動し、サブタンク１４１内のインク１４２を空にしてから、第１ポンプ１３６を駆動し、メインタンク１３１からサブタンク１４１へインクを供給してもよい。

　このような構成にすることにより、インク循環経路でインクを循環させることができるため、顔料の沈殿を防止してインクの濃度を一定に維持することが可能となる。

　インクの循環動作は、入力手段１７２またはタイマ１８０からの信号に基づいて、制御回路１７１が制御する。

　ここで、タイマ１８０を用いてインクの循環動作を行う場合の処理の流れについて、図３を参照して説明する。図３は、画像形成及びインク処理の流れを示すフローチャートである。

　まず、ステップＳ１００において、インク供給の前に攪拌子１３４を回転させてメインタンク１３１内のインク１３２を攪拌し、インク１３２の濃度を均一にする。

　つづいて、ステップＳ１０１において、第１ポンプ１３６を駆動してメインタンク１３１内のインク１３２をサブタンク１４１に供給する。

　サブタンク１４１にインクを充填した後は、キャップ昇降手段１７６を上昇させインクジェットヘッド１１０をキャップし、キャップ吸引手段１７７を駆動してインクジェットヘッド１１０からインクを吸引する。これにより、サブタンク１４１内のインク１４２を、第３チューブ１４４を介してインクジェットヘッド１１０に充填する。

　インクジェットヘッド１１０にインクを充填した後は、タイマ１８０で経過時間ｔ１、ｔ２を測定する。ここでｔ１はインク循環を管理する変数、ｔ２はインクジェットヘッドからのインク排出を管理する変数である。ステップＳ１０２において、制御回路１７１は、経過時間ｔ１が予め定めた所定時間Ｔ１に達したか否かを判断する。所定時間Ｔ１は、インク特性に応じて、インクが沈殿しない時間を設定することが好ましく、例えば２４時間に設定する。

　経過時間ｔ１が所定時間Ｔ１に達した場合、すなわちステップＳ１０２でＹＥＳの場合、ステップＳ１０７においてインクを循環させる。ここで、図４のフローチャートを参照して、ステップＳ１０７のインク循環について詳細に説明する。

　ステップＳ１０７のインク循環に移行すると、ステップＳ２００において、攪拌子１３４を回転させてメインタンク１３１内のインク１３２を攪拌し、インク１３２の濃度を均一にする。

　次に、ステップＳ２０１において、第２ポンプ１３７を駆動させてサブタンク１４１内のインク１４２をメインタンク１３１へ回収する。サブタンク１４１内のインク量が予め設定された量、例えばサブタンク容量の２５％、まで減少したことを検出部１４３が検出すると、制御回路１７１は第２ポンプ１３７を停止する。前述した通り、検出部１４３によるインク量検出のかわりに、前述のサブタンク１４１内のインク量推定値、を用いることができる。

　次に、ステップＳ２０２において、第１ポンプ１３６を駆動させて、メインタンク１３１内のインク１３２をサブタンク１４１へ供給する。サブタンク１４１内のインク量が予め設定された量、例えばサブタンク容量の１００％、に達したことを検出部１４３が検出すると、制御回路１７１は、第１ポンプ１３６を停止する。

　次に、ステップＳ２０３において、制御回路１７１はインク循環回数ｎが予め定めた所定回数Ｎに達したか否かを判断する。所定回数Ｎは、サブタンク１４１と第１チューブ１３８と第２チューブ１３９のインクがすべて入れ替わる回数に設定することが好ましく、例えば１０回に設定する。

　インク循環回数ｎが所定回数Ｎに達していない場合、すなわちステップＳ２０３でＮＯの場合、ステップＳ２０６においてインク循環回数ｎに１を加え、ステップＳ２０１に戻る。

　インク循環回数ｎが所定回数Ｎに達した場合、すなわちステップＳ２０３でＹＥＳの場合、ステップＳ２０４において、攪拌子１３４を回転させてメインタンク１３１内のインク１３２を攪拌し、インク１３２の濃度を均一にする。続いて、ステップＳ２０５において、インク循環回数ｎを０に戻し、経過時間ｔ１を０に戻し、ステップＳ１０７のインク循環を終了する。ステップＳ１０７のインク循環を終了したら、ステップＳ１０２において、タイマ１８０による経過時間ｔ１の測定を再開する。

　経過時間ｔ１が所定時間Ｔ１に達していない場合、すなわちステップＳ１０２でＮＯの場合、ステップＳ１０３で画像形成を行うか否かを判断する。この判断は、画像形成開始信号の入力の有無に対応する。

　画像形成を開始しない場合、すなわちステップＳ１０３においてＮＯの場合、ステップＳ１０２において、タイマ１８０による経過時間ｔ１の測定を継続する。

　画像形成を開始する場合、すなわちステップＳ１０３においてＹＥＳの場合、ステップＳ１０４において、制御回路１７１は、経過時間ｔ２が予め定めた所定時間Ｔ２に達したか否かを判断する。所定時間Ｔ２は、インク特性に応じて、インクが沈殿しない時間を設定することが好ましく、例えば２４時間に設定する。

　経過時間ｔ２が所定時間Ｔ２に達した場合、すなわちステップＳ１０４においてＹＥＳの場合、ステップＳ１０８において、インクジェットヘッド１１０をホームポジションに移動して、キャップ昇降手段１７６及びキャップ吸引手段１７７を用いてノズルからインクを吸引して外部へ排出させる。この工程においては、インクジェットヘッド１１０及び第３チューブ１４４内のインクを排出することが好ましい。ステップＳ１０８におけるインク排出後は、ステップＳ１０５において画像形成を開始する。

　一方、経過時間ｔ２が所定時間Ｔ２に達しない場合、すなわちステップＳ１０４においてＮＯの場合、ステップＳ１０５において画像形成を開始する。

　画像形成が終了した場合、すなわちステップＳ１０６においてＹＥＳの場合、ステップＳ１０９において経過時間ｔ１、ｔ２をそれぞれ０に戻してから、ステップＳ１００のインク攪拌、ステップＳ１０１のインク充填を行い、ステップＳ１０２において、タイマ１８０による経過時間ｔ１の測定を再開する。

　このように、タイマ１８０を用いてインク循環を行っていない時間を測定し、経過時間ｔ１が所定時間Ｔ１を経過した場合に、ステップＳ１０７のインク循環を行うと、サブタンク１４１とメインタンク１３１と第１チューブ１３８と第２チューブ１３９で構成されるインク循環経路内に存在するインクの顔料の沈殿を防止してインク濃度を所望の一定値に維持することができる。

　さらに、タイマ１８０を用いてインク排出を行っていない時間を測定し、経過時間ｔ２が所定時間Ｔ２を経過した場合は、ステップＳ１０５の画像形成を開始する前に、ステップＳ１０８において、インクジェットヘッド１１０及び第３チューブ１４４内のインクを排出すると、メインタンク１３１からインクジェットヘッド１１０までのインク供給経路は、濃度を所望の一定値に維持されたインクで満たされるため、濃度が不均一なインクによる画像形成を防ぐことができる。

　このように、所定時間Ｔ２以上画像形成を行わずにインクジェットヘッド１１０及び第３チューブ１４４からインクを排出させても、インク排出は画像形成開始前の１回のみであり、その排出量が少ないためインクを無駄に消費してしまうことを防ぐことができる。

　＜第２実施形態＞
　つづいて、図５、図６を参照して、本発明の第２実施形態について説明する。図５は、第２実施形態に係るインクジェットプリンタ２００の概略構成を示す図である。図６は、第２実施形態に係るインクジェットプリンタ２００の構成を示すブロック図である。

　第２実施形態に係るインクジェットプリンタ２００においては、サブタンク１４１内のインク１４２に作用するインク圧を所定の値に調整するためのインク圧力調整手段が設けられ、さらにインク圧を検出するインク圧センサ２４５を備えている点が第１実施形態に係るインクジェットプリンタ１００と異なる。その他の構成は第１実施形態と同様であって、同じ部材については同じ参照符号を使用する。

　インクジェットプリンタ２００では、インク圧力調整手段によりサブタンク１４１内のインク１４２に作用するインク圧を所定の値に調整することができるため、サブタンク１４１は記録媒体の搬送方向に対して交差する方向に往復移動するキャリッジに搭載することが可能である。

　インクジェットプリンタ２００では、第４チューブ２４６は、一端がサブタンク１４１内に収容され、他端は大気開放された廃インクタンク２５３内に収容されている。第４チューブ２４６は、空気を移送する経路であるため、端部がサブタンク１４１内のインク１４２や廃インクタンク２５３内の廃インクで塞がれないように配置する。

　廃インクタンク２５３は、他の目的で用意された廃インクタンク、例えばキャップ吸引したインクを回収する廃インクタンク、と共通化することが可能である。なお、第４チューブ２４６は、インクジェットプリンタの仕様に対応した任意のチューブを使用することができる。

　インク圧力調整手段は、第３ポンプ２５２と第４チューブ２４６で構成される。第４チューブ２４６は、途中に第３ポンプ２５２を備える。第３ポンプ２５２は第３ポンプ駆動回路２８３によって動作し、その動作は制御回路１７１が制御する。第３ポンプ２５２の駆動は正転、逆転の両方が選択でき、本実施形態ではサブタンク１４１内部の空気が減圧される方向、すなわちサブタンク１４１内部の空気がサブタンク１４１から廃インクタンク２５３へ移送される方向、を第３ポンプ２５２の正転とする。

　なお、インク圧力調整手段は、サブタンク１４１内部の急激な空気圧変動を緩和するために、サブタンク１４１と第３ポンプ２５２を接続する第４チューブ２４６の途中に、バッファタンク２５１を備えることが好ましい。

　インク圧センサ２４５は、サブタンク１４１内のインク１４２に作用するインク圧を検出できる位置に配置する。

　インクジェットヘッド１１０内のインクと、第３チューブ１４４内のインクと、サブタンク１４１内のインク１４２は、連続する一塊の液体であるため、ある１点のインク圧を検出できれば、他点のインク圧は水頭差を考慮することにより求めることができる。具体的には、インク圧センサ２４５は、図５のように第３チューブ１４４に接続する位置のほか、インクジェットヘッド１１０に接続する位置、サブタンク１４１に接続する位置に配置してもインク１４２に作用するインク圧を検出することができる。

　インク圧センサ２４５の検出結果は制御回路１７１へ出力される。インク圧センサ２４５の検出結果が所定の目標値と一致しないとき、制御回路１７１は、第３ポンプ２５２を正転または逆転させてサブタンク１４１内の空気圧を変動させ、インク圧センサ２４５の検出結果が所定の目標値と一致するように制御する。

　第２実施形態におけるインク圧力調整手段の動作について、より具体的に説明する。

　安定的に画像形成を行うためには、インクジェットヘッド１１０において、インクがノズル面でメニスカスを形成し、ノズルを満たした状態を保つようにする必要がある。ノズル面におけるインク圧Ｐｎは弱負圧、具体的には－３［ｋＰａ］以上０［ｋＰａ］以下、であることが好ましい。

　インクジェット１１０のノズル面と、インク圧センサ２４５の検出位置との鉛直方向距離をｈとする。インク圧センサ２４５の検出値Ｐｓとノズル面におけるインク圧Ｐｎの関係は、インク密度ρ、重力加速度ｇを用いて
　Ｐｓ＝Ｐｎ－ρｇｈ・・・（１）
　と表される。例えば、ノズル面におけるインク圧Ｐｎの目標値が－１．０［ｋＰａ］、ｈ＝０．１［ｍ］、インク密度ρ＝１．０［ｋｇ／ｍ＾３］、重力加速度ｇ＝９．８［ｍ／ｓ＾２］のとき、検出値Ｐｓの目標値は－１．９８［ｋＰａ］である。

　インク圧センサ２４５の検出値Ｐｓが正圧側に変動したとき、例えば検出値Ｐｓが－１．８０［ｋＰａ］のとき、制御回路１７１は、第３ポンプ２５２を正転させてサブタンク１４１内の空気を減圧し、検出値Ｐｓが目標値と一致するように制御する。

　逆に、検出値Ｐｓが負圧側に変動したとき、例えば検出値Ｐｓが－２．２［ｋＰａ］のとき、制御回路１７１は、第３ポンプ２５２を逆転させてサブタンク１４１内の空気を加圧し、検出値Ｐｓが目標値と一致するように制御する。

　インクの循環の動作と手順は第１実施形態と同様である。

　第２実施形態に係るインクジェットプリンタ２００では、インク供給とインク回収の際に生じるインク圧の変動を、上記インク圧力調整手段により緩和し、インクジェットヘッド１１０のノズル面におけるインク圧Ｐｎを適切な弱負圧に維持することが可能である。

　したがって、第２実施形態に係るインクジェットプリンタ２００では、画像形成中であってもインク供給やインク回収、インク循環を行うことができる。

　＜第３実施形態＞
　つづいて、図７、図８を参照して、本発明の第３実施形態について説明する。図７は、第３実施形態に係るインクジェットプリンタ３００の概略構成を示す図である。図８は、第３実施形態に係るインクジェットプリンタ３００の構成を示すブロック図である。

　第３実施形態に係るインクジェットプリンタ３００においては、第２実施形態のサブタンク１４１と第３ポンプ２５２を接続する第４チューブ２４６の途中に、空気圧センサ３５４が設けられている点が第２実施形態と異なる。第３実施形態においては、インク圧センサ２４５は必須の構成要素ではないため不図示とした。

　第３実施形態において、バッファタンク２５１を備える場合、バッファタンク２５１は空気圧センサ３５４と第３ポンプ２５２を接続する第４チューブ２４６の途中に配置することが好ましい。

　その他の構成は第２実施形態と同様であって、同じ部材については同じ参照符号を使用する。

　空気圧センサ３５４の検出結果は制御回路１７１へ出力される。空気圧センサ３５４の検出結果が所定の目標値と一致しないとき、制御回路１７１は、第３ポンプ２５２を正転または逆転させてサブタンク１４１内の空気圧を変動させ、空気圧センサ３５４の検出結果が所定の目標値と一致するように制御する。

　第３実施形態におけるインク圧力調整手段の動作について、より具体的に説明する。

　インクジェットヘッド１１０のノズル面と、サブタンク１４１内のインク１４２の液面との鉛直方向距離をＨとする。空気圧センサ３５４の検出値Ｐａとノズル面におけるインク圧Ｐｎの関係は
　Ｐａ＝Ｐｎ－ρｇＨ・・・（２）
　と表される。

　（２）式において、Ｈの変化が少ない場合、言い換えると、Ｈが一定とみなせる場合、について具体的に説明する。ノズル面におけるインク圧Ｐｎの目標値が－１．０［ｋＰａ］、Ｈ＝０．２［ｍ］、インク密度ρ＝１．０［ｋｇ／ｍ＾３］、重力加速度ｇ＝９．８［ｍ／ｓ＾２］のとき、検出値Ｐａの目標値Ｐｔは－２．９６［ｋＰａ］である。

　空気圧センサ３５４の検出値Ｐａが正圧側に変動したとき、例えば検出値Ｐａが－２．８０［ｋＰａ］のとき、制御回路１７１は、第３ポンプ２５２を正転させてサブタンク１４１内の空気を減圧し、検出値Ｐａが目標値Ｐｔと一致するように制御する。

　逆に、検出値Ｐａが負圧側に変動したとき、例えば検出値Ｐａが－３．２［ｋＰａ］のとき、制御回路１７１は、第３ポンプ２５２を逆転させてサブタンク１４１内の空気を加圧し、検出値Ｐａが目標値Ｐｔと一致するように制御する。

　（２）式において、Ｈが変数の場合については第４実施形態にて説明する。

　インクの循環の動作と手順は第１実施形態と同様である。

　第３実施形態に係るインクジェットプリンタ３００では、インク供給とインク回収の際に生じるインク圧の変動を、上記インク圧力調整手段により緩和し、インクジェットヘッド１１０のノズル面におけるインク圧Ｐｎを適切な弱負圧に維持することが可能である。

　したがって、第３実施形態に係るインクジェットプリンタ３００では、画像形成中であってもインク供給やインク回収、インク循環を行うことができる。

　＜第４実施形態＞
　つづいて、本発明の第４実施形態について説明する。第４実施形態の構成は第３実施形態と同様であって、同じ部材については同じ参照符号を使用する。

　第４実施形態においては、インクジェットヘッド１１０のノズル面と、サブタンク１４１内のインク１４２の液面との鉛直方向距離を変数として扱うため、空気圧センサ３５４の目標値も変数になる点が第３実施形態と異なる。

　制御回路１７１は、所定のタイミングで、サブタンク１４１内のインク１４２の液面位置を把握し、インクジェットヘッド１１０のノズル面と、インク１４２の液面との鉛直方向距離を算出する。算出した鉛直方向距離を（２）式に適用し、空気圧センサ３５４の目標値を求める。空気圧センサ３５４の検出結果が目標値と一致しないとき、制御回路１７１は、第３ポンプ２５２を正転または逆転させてサブタンク１４１内の空気圧を変動させ、空気圧センサ３５４の検出結果が所定の目標値と一致するように制御する。

　第４実施形態におけるインク圧力調整手段の動作について、より具体的に説明する。

　サブタンク１４１内のインク１４２の液面位置は、第１実施形態で説明したサブタンク１４１内のインク量推定値、または検出部１４３によって把握できる。ただし、検出部１４３の検出点が限られている場合、例えば５点検出の場合、はインク１４２の液面位置を正確に把握することができないので、前述のインク量推定値を用いることが好ましい。

　インクジェットヘッド１１０のノズル面と、インク１４２の液面位置との鉛直方向距離がＨ［ｍ］、ノズル面におけるインク圧Ｐｎの目標値が－１．０［ｋＰａ］、インク密度ρ＝１．０［ｋｇ／ｍ＾３］、重力加速度ｇ＝９．８［ｍ／ｓ＾２］のとき、空気圧センサ３５４の目標値Ｐｔは（２）式より
　Ｐｔ＝－１．０－９．８Ｈ・・・（３）
　と表される。

　まず、制御回路１７１は、所定のタイミングで、サブタンク１４１内のインク１４２の液面位置を把握する。次に、インク１４２の液面位置をもとに鉛直方向距離Ｈを算出し、（３）式により空気圧センサ３５４の目標値Ｐｔを定める。

　空気圧センサ３５４の検出結果Ｐａが目標値Ｐｔと一致しないとき、制御回路１７１は、第３ポンプ２５２を正転または逆転させてサブタンク１４１内の空気圧を変動させ、空気圧センサ３５４の検出結果Ｐａが目標値Ｐｔと一致するように制御する。

　インクの循環の動作と手順は第１実施形態と同様である。

　第４実施形態に係るインクジェットプリンタでは、インク供給とインク回収の際に生じるインク圧の変動を、上記インク圧力調整手段により緩和し、インクジェットヘッド１１０のノズル面におけるインク圧Ｐｎを適切な弱負圧に維持することが可能である。

　さらに、第４実施形態に係るインクジェットプリンタは、サブタンク１４１内のインク量の変化による水頭値変動を補正することができるため、第３実施形態と比較してインクジェットヘッド１１０のノズル面におけるインク圧Ｐｎをより適切な弱負圧に維持することが可能である。

　したがって、第４実施形態に係るインクジェットプリンタでは、画像形成中であってもインク供給やインク回収、インク循環を行うことができる。

　本発明について上記実施形態を参照しつつ説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、改良の目的または本発明の思想の範囲内において改良または変更が可能である。

　以上のように、本発明に係るインクジェットプリンタは、長時間の放置によりインク濃度が変化しやすいインクを用いる場合に有用である。

１００　インクジェットプリンタ
１１０　インクジェットヘッド
１２１　プラテン
１２２　搬送ローラ
１２３　搬送ローラ
１２４　記録媒体
１３１　メインタンク
１３２　インク
１３３　攪拌モータ
１３４　攪拌子
１３５　モータ駆動回路
１３６　第１ポンプ
１３７　第２ポンプ
１３８　第１チューブ
１３９　第２チューブ
１４１　サブタンク
１４２　インク
１４３　検出部
１４４　第３チューブ
１７１　制御回路
１７２　入力手段
１７３　ホストコンピュータ
１７４　ＲＡＭ
１７５　ＲＯＭ
１７６　キャップ昇降手段
１７７　キャップ吸引手段
１７８　記録媒体搬送手段
１７９　キャリッジ走査手段
１８０　タイマ
１８１　第１ポンプ駆動回路
１８２　第２ポンプ駆動回路
２００　インクジェットプリンタ
２４５　インク圧センサ
２４６　第４チューブ
２５１　バッファタンク
２５２　第３ポンプ
２５３　廃インクタンク
２８３　第３ポンプ駆動回路
３００　インクジェットプリンタ
３５４　空気圧センサ

Claims

　記録媒体にインクを吐出するインクジェットヘッドと、前記インクジェットヘッドに前記インクを供給するサブタンクと、前記サブタンクに供給する前記インクを保持するメインタンクと、前記メインタンクから前記サブタンクに前記インクを送るインク供給手段と、前記サブタンクから前記メインタンクに前記インクを送るインク回収手段を備え、前記インク供給手段と前記インク回収手段を駆動し、前記メインタンクと前記サブタンクと前記インク供給手段と前記インク回収手段とに存在するインクを循環させることにより、インクの濃度を一定に保持することを特徴とするインクジェットプリンタ。
　前記メインタンクに保持されている前記インクを攪拌する機構を備えた請求項１に記載のインクジェットプリンタ。
　前記サブタンク内の前記インクに作用するインク圧を所定の値に調整するためのインク圧力調整手段を備えた請求項１または請求項２に記載のインクジェットプリンタ。
　前記インク圧を検出するインク圧センサを備え、前記インク圧センサの測定結果に基づいて前記インク圧力調整手段を駆動し、前記インク圧を所定の値に調整することを特徴とする請求項３に記載のインクジェットプリンタ。
　前記サブタンク内の空気圧を検出する空気圧センサを有し、前記空気圧センサの測定結果に基づいて前記インク圧力調整手段を駆動し、前記インク圧を所定の値に調整することを特徴とする請求項３に記載のインクジェットプリンタ。
　前記空気圧センサの測定結果と、前記サブタンク内のインク量の測定値または推定値と、に基づいて前記インク圧力調整手段を駆動し、前記インク圧を所定の値に調整することを特徴とする請求項５に記載のインクジェットプリンタ。
　前記記録媒体の搬送方向に対して交差する方向に往復移動するキャリッジに前記サブタンクを搭載することを特徴とする請求項３から請求項６のいずれか１項に記載のインクジェットプリンタ。
　画像形成せずに所定時間が経過したときに、前記インク供給手段と前記インク回収手段を駆動し、前記メインタンクと前記サブタンクと前記インク供給手段と前記インク回収手段とに存在する前記インクを循環させる循環ステップを所定のタイミングで行う制御手段を有することを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載のインクジェットプリンタ。
　画像形成せずに所定時間が経過したときに、前記インクジェットヘッド内のインクを排出する排出ステップを所定のタイミングで行う制御手段を有することを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載のインクジェットプリンタ。